摘 要

离合器作为传递扭矩和切断动力完成换挡操作的元件在整个汽车传动系中起到着关键作用。

本文第一部分是对离合器的类型进行优化设计。根据传统离合器的结构以及传统离合器压紧力、分离力表现上的不足，LuK公司自调节离合器（SAC）应运而生。最后分析了自调节离合器的结构和相比于传统离合器在各项特性的提高。

第二部分是对自调节离合器本身作为研究对象进行优化设计。对自调节离合器的关键部件力感应弹簧进行了理论计算分析，研究发现支撑环在力感应弹簧中起重要作用。接下来比较带支撑环和不带支撑环的两种力感应弹簧设计在阻尼和分离力上的不同，结论显示带支撑环的力感应弹簧要更加优化。最后的优化设计方案是在节省成本的基础上在膜片弹簧上增加额外指尖代替支撑环。

第三部分对自调节离合器的分离系统为研究对象进行优化设计。对实测的踏板力曲线存在的各种问题优化踏板箱的仿真设计,在重置弹簧为OCS弹簧后根据存在的问题连续三次改进踏板箱3D模型和仿真设计，最终顺利完成离合器分离系统的优化。

第四部分是寿命仿真方向的分析。对原离合器和分离系统优化的离合器分别根据国内道路情况做寿命仿真，结论显示分离系统优化后的离合器寿命远远优于原离合器,这两次仿真优化对分离系统的优化进行了验证。

关键词： 传统离合器,自调节离合器,力感应弹簧优化,分离系统优化,离合器寿命仿真

Abstract

As a key component to transfer torque and disconnect the power,clutch plays a vital role in the whole automobile transmission when needed for the shift operation of gearbox.

The first part is an optimization of the type of clutch. Based on the configuration of the conventional clutch and deficiency of clamp load and release load,self-adjusting clutch of LuK emerges as the time require. Finally,advantages compared with conventional clutch and configuration of self-adjusting clutch had been analyzed.

The second part is the self-adjusting clutch itself as the object of study with the theoretical calculation of the sensor spring which works as the key component of the self-adjusting clutch. Support rings are most important rules in sensor spring in the study. At the next, different designs of sensor spring (with support ring and without support ring) have been compared in the distinction of hysteresis and release load. The conclusion is that the sensor spring with support rings is optimal and the final optimal design is adding the extra frontier of the diaphragm to replace the support ring with the cost saving.

The third part is the optimal design of the self-adjusting clutch release system. The pedal box has been optimal with problems of the pedal load curve and the pedal box 3D model and optimal designs have been improved with resetting spring as OCS at three times in row.

The fourth part is the life time simulation. The life simulation has been done in the original clutch and the clutch with the release system optimized based on the domestic road condition. The conclusion displays that the clutch with the release system optimized is superior to the original clutch and it has validate the optimal design.

Key Words：Conventional Clutch, Self-adjusting Clutch,Optimization of the Sensor Spring, Optimization of Clutch Release system, Clutch life simulation

目录

第一章 绪论 7

1.1研究目的及意义: 7

1.2 国内外研究现状 8

1.2.1 LuK的行程调节离合器——TAC 9

1.2.2 承载高应力 9

1.2.3更加环保 10

1.2.4电气化 10

1.2.5国内研究现状 11

1.3论文结构 11

第二章 离合器相关基础理论 12

2.1膜片弹簧离合器的工作原理 13

2.2传统膜片弹簧离合器和自调式膜片弹簧离合器简述 13

2.2.1传统膜片弹簧离合器介绍 14

2.2.2传统膜片弹簧离合器工作原理 14

2.3传统膜片弹簧离合器磨损前后分析 16

2.3.2离合器传递原理和能量计算 17

2.4传统离合器分类 21

2.5传统离合器存在的问题 21

2.6 LuK公司的自调节离合器SAC 22

2.6.1自调节离合器的工作原理 24

2.6.2自调式弹簧的特性分析 26

2.6.3 LuK公司自调节离合器优点： 27

第三章 离合器感应弹簧优化分析 27

3.1离合器支撑环的作用 28

3.2感应弹簧的作用 29

3.3感应弹簧的力学分析 31

3.3.1带支撑环和不带支撑环的离合器受力分析 32

3.3.2无支撑环 33

3.3.3带支撑环： 34

3.4感应弹簧力学性能试验研究 34

3.4.1设计试验台架 35

3.4.2测试过程 37

3.4.3测试结果分析 43

3.5感应弹簧优化分析 43

3.6小结 44

第四章 离合器分离系统优化分析 44

4.1离合器分离系统介绍 45

4.1.1离合器分离系统基本原理 45

4.1.2分离系统基本组件 47

4.2 离合器系统阻尼的分析 53

4.2.1离合器分离系统阻尼的定义 54

4.2.2离合器阻尼的来源 54

4.3离合器分离系统测试 55

4.3.1踏板力特性曲线测试 55

4.3.2 PK07介绍 56

4.3.3测试及分析 59

4.3.4 实车测试与分析 60

4.3.5 基于FAMOS处理的踏板力特性曲线 61

4.4优化设计 3

4.4.1 OCS介绍 3

4.4.2 踏板箱介绍 4

4.5 基于Clusys的踏板箱仿真优化分析 5

4.5.1优化目标 6

4.5.2具体优化的参数值 6

4.5.3离合器分离力仿真——带从动盘与飞轮 6

4.5.4基于踏板箱3D数模的关键点坐标与杠杆比计算 8

4.5.5踏板力仿真-带OCS弹簧 8

4.5.6基于上述两次Clusys仿真的分析 10

4.5.7更进一步的仿真优化 11

4.6基于 Clusys三次踏板力仿真优化后的结论 13

4.7小结 13

五、离合器寿命仿真 13

5.1离合器寿命仿真介绍 14

5.2基于WHS的寿命仿真 14

5.2.1未经优化的原离合器寿命仿真 14

5.2.2加OCS和分离系统优化的离合器寿命仿真 14

5.3离合器寿命仿真结论 15

结论 17

致谢 17

参考文献 18

第一章 绪论

1.1研究目的及意义:

离合器的主要作用是切断发动机和传动系统之间的动力连接使齿轮啮合平稳换档平顺；在起步时使发动机和传动系统力矩缓慢增加动力平顺连接；在紧急制动时断开发动机和传动系的动力传输防止各传动系因过载而损坏；有效降低传动系的噪声和振动。^[1]

混合动力模块、电动汽车和氢动力汽车只是代表汽车行业对未来个人运输工具的动力发展的一些概念。很多汽车专家认为，传统内燃机仍然是未来10到20年内客车、商用车和农用机械的主要动力来源。得益于新的燃烧技术和其他优化方法。发动机正变得愈发情节和经济，在可预见的将来，对于手动变速器及其离合器和扭转减震器的需求仍会继续。而且，与现在的应用相比，由于发动机技术的进步，对置于其后的离合传动系统的要求将更为苛刻，对于上述部件的要求今后还将不断提高。^[2]